Kitakami é um entroncamento ferroviário no sul da província de Iwate, situado no corredor do Tohoku Shinkansen entre Sendai e Morioka. A cidade tem uma estação principal de comboios interurbanos, a Estação de Kitakami, onde a JR East combina serviços de comboio-bala com rotas ferroviárias convencionais. Isto faz de Kitakami uma paragem prática para viagens no norte de Tohoku, em vez de uma cidade terminal.
Os serviços a partir de Kitakami incluem comboios-bala Yamabiko no Tohoku Shinkansen, comboios regionais na Tohoku Main Line e serviços locais na Kitakami Line em direção à província de Akita, no interior. A Estação de Kitakami é a principal estação ferroviária para ligações de longa distância, transferências regionais e ligações entre o Shinkansen e os serviços locais da JR East.
As rotas ferroviárias a partir de Kitakami seguem para sul em direção a Ichinoseki, Sendai, Utsunomiya, Omiya e Tóquio, para norte em direção a Shin-Hanamaki e Morioka, e para oeste através das Montanhas Ou em direção a Yokote. Os comboios para Kitakami também ligam a cidade a outros centros ferroviários de Tohoku na rede da JR East. Reserve online comboios de e para Kitakami na Rail Monsters.